Antibiotika sind Stoffe natürlichen, halbsynthetischen oder synthetischen Ursprungs, die das Wachstum von Bakterien hemmen (bakteriostatisch) oder Bakterien abtöten (bakterizid). Das erste Antibiotikum, Penicillin, wurde 1928 von Alexander Fleming am Schimmelpilz Penicillium notatum entdeckt.
Antibiotika greifen an unterschiedlichen Strukturen prokaryotischer Zellen an, die in Eukaryoten fehlen. Daraus ergibt sich ihre Selektivität:
• Zellwandsynthese (Penicilline, Cephalosporine): hemmen Transpeptidasen, blockieren die Quervernetzung von Murein.
• Proteinbiosynthese (Tetracycline, Aminoglykoside, Makrolide): binden an die 70S-Ribosomen (30S- oder 50S-Untereinheit).
• DNA-Replikation (Chinolone): hemmen die Gyrase.
• Folatsäure-Synthese (Sulfonamide): blockieren die Dihydropteroatsäure-Synthase.
Eukaryoten besitzen 80S-Ribosomen, keine Mureinwand und nehmen Folsäure mit der Nahrung auf – daher schädigt das Antibiotikum sie nicht direkt.
Eine Resistenz ist die Fähigkeit eines Bakteriums, die Wirkung eines Antibiotikums abzuschwächen oder vollständig zu verhindern. Mechanismen:
• Enzymatische Inaktivierung: β-Laktamasen spalten den Lactamring von Penicillin.
• Modifikation der Zielstruktur: verändertes PBP, Mutation an Ribosomenproteinen.
• Reduzierte Aufnahme oder aktiver Efflux des Antibiotikums.
• Umgehung des Zielwegs: alternative Stoffwechselrouten.
Resistenzgene entstehen durch spontane Mutationen und werden durch Selektionsdruck (häufiger Antibiotikaeinsatz) angereichert. Sie können zwischen Bakterien horizontal übertragen werden:
• Konjugation (R-Plasmide über Sexpilus, häufigster Weg)
• Transduktion (Phagen)
• Transformation (freie DNA aus der Umgebung).
Multiresistente Erreger wie MRSA (Methicillin-resistenter Staphylococcus aureus) oder VRE bilden sich durch Anhäufung mehrerer Resistenzgene.
Resistenzen verringern die Therapieoptionen schwerer Infektionen. Die WHO spricht von einer der zehn größten globalen Gesundheitsbedrohungen. Gegenmaßnahmen: Antibiotic Stewardship (gezielter, dosierter Einsatz), Reduktion des Einsatzes in der Tierhaltung, Hygiene, Impfungen, Entwicklung neuer Wirkstoffe und Phagentherapie.
Antibiotika wirken NICHT gegen Viren. Bakterien werden nicht durch das Antibiotikum „klug“, sondern es findet eine Selektion bereits vorhandener resistenter Mutanten statt.
Zusammenfassung: Antibiotika hemmen prokaryotenspezifische Strukturen (Zellwand, 70S-Ribosomen, Folatsynthese, Gyrase). Resistenzen entstehen durch Mutation und werden über Plasmide horizontal verbreitet.
Abitur-Tipp: Verknüpfe Resistenzentstehung mit Evolution: Mutation = Variabilität, Antibiotikaeinsatz = Selektionsdruck, Überleben der Resistenten = Anpassung.